Lipides : stéroïdes et stérols
Cholestérol : métabolisme
Acides biliaires : transport et sécrétion biliaire
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Au fur et à mesure de leur synthèse, les acides biliaires sont de plus en plus hydrophiles, i.e. les acides biliaires conjugués finaux sont exceptionnellement solubles dans l'eau et sont sécrétés dans la bile.
Trnasport des acides biliaires
1. L'hépatocyte est face à un défi majeur quand on envisage la synthèse des acides biliaires sous le prime :
- des changements de propriétés chimiques,
- de la distribution des enzymes biosynthétiques dans le réticulum endoplasmique (RE), le cytosol, les mitochondries et les peroxysomes ( tableau 1 de : the enzymes, régulation and genetics of bile acid synthesis 2003),
- de la masse de cholestérol convertie en acides biliaires chaque jour (500 mg).
2. La régulation mécano-osmotique de la sécrétion biliaire est très complexe et inclut (Bile formation and secretion: An update 2021) :
- le rôle des aquaporines apicales et basolatérales,
- les contractions péristaltiques péricanaliculaires de l'actine,
- la régulation du mouvement des fluides paracellulaires par les protéines des jonctions serrées (claudines),
- les actions des transporteurs de soluté apical et basolatéral.
Nous étudierons succinctement toutes les étapes de transport dans le cycle entérohépatique des acides biliaires.
Sécrétion biliaire
Les acides biliaires, i.e. synthétisés et rébsorbés, sont sécrétés dans l'intestin avec la bile et dépendent de transporteurs, en général des transporteurs ABC.
Les transporteurs ABC sont étudiés dans un chapitre spécial, mais, pour tout savoir sur les transporteurs ABC hépatobiliaires, vous pouvez lire : Structure and Function of Hepatobiliary ATP Binding Cassette Transporters (2021).
ABCG5/8
ABCG5/ABCG88, le transporteur ABC du cholestérol, est étudié dans un chapitres spécial
BSEP (ABCB11)
BSEP (Bile Salt Export Pump) est un transporteur ABC (ABCB11) du domaine canaliculaire apical (The Bile Salt Export Pump: Molecular Structure, Study Models and Small-Molecule Drugs for the Treatment of Inherited BSEP Deficiencies 2021).
1. BSEP contient les quatre domaines classiques des transporteurs ABC :
- deux domaines transmembranaires (TMD), qui, dans la sous-famille ABCB se compose de six hélices traversant la membrane, i.e. cinq s'étendent dans le cytoplasme pour former un vaste domaine intracellulaire,
- deux domaines de liaison aux nucléotides (NBD) qui se lient et hydrolysent l'ATP, fournissant ainsi l'énergie pour le transport du substrat.
2. BSEP est le principal transporteur d'acides biliaires de l'hépatocyte dans la bile et le facteur limitant la vitesse dans la formation du flux biliaire dépendant des sels biliaires.
BSEP interagit avec un grand nombre de proéteines (Analysis of the Bile Salt Export Pump (ABCB11) Interactome Employing Complementary Approaches 2016).
3. L'expression de la BSEP est étroitement régulée par le récepteur nucléaire FXR (NR1H4) qui est activé par les acides biliaires.
Ce mécanisme prévient l'accumulation toxique d'acides biliaires dans le foie avec d'autres ( rôles de FRX dans le foie).
Remarque : l'activation de FXR inhibe l'expression du CYP7A1, l'enzyme limitant la vitesse de synthèse des acides biliaires..
3. Certaines mutations de la BSEP provoquent des cholestases (Genotype Correlates to the Natural History of Severe Bile Salt Export Pump Deficiency - Results from the NAPPED Consortium 2020).
MRP2 (ABCC2)
1. MRP2, (Multidrug Resistance Protein 2 ou ABCC2) est un membre de la famille des transporteurs ABC de la membrane canaliculaire (Hepatic and Intestinal Multidrug Resistance-Associated Protein 2: Transcriptional and Post-transcriptional Regulation by Xenobiotics 2016).
1. La structure de MRP2 est classique des transporteurs ABC (lMultidrug Resistance Proteins (MRPs/ABCCs) in Cancer Chemotherapy and Genetic Diseases 2011).
- MRP2 fait partie des MRP longues à trois domaines TMD (MSD0, 1 et 2) avec l'extérmité N-terminale extracellulaire comme MRP1, MRP3, MRP6 et MRP7.
- Les MRP courtes, i.e. MRP4, MRP5, MRP8 et MRP9, ne contiennent que MSD1 et 2 et leur extrémité N-terminale est intracellulaire
2. MRP2 est localisée au niveau de la membrane apicale des cellules polarisées, i.e. les hépatocytes, les entérocytes et les cellules tubulaires rénales.
- Elle excrète des anions organiques conjugués, principalement à l'acide glucuronique, au glutathion et au sulfate, i.e. en particulier la bilirubine.
- Son inhibition provoque des ictères, i.e. des jaunisses (Elevated Hepatic MRP3/ABCC3 Expression in Human Obstructive Cholestasis Is Mediated through TNFα and JNK/SAPK Signaling Pathway 2012).
3. Le foie et l'intestin grêle constituent des organes de détoxification exprimant MRP2, i.e. empêchant ainsi l'absorption et favorisant la clairance hépatobiliaire des xénobiotiques. MRP2 est un acteur majeur dans l'élimination des endo- et xénobiotiques, principalement conjugués à l'acide glucuronique, au glutathion et au sulfate.
a. MRP3 (Multidrug Resistance Protein 3 ou ABCC3) joue un rôle non redondant dans la régulation de l'efflux des acides biliaires lors de la régénération du foie lors de lésions grâce à l'exportation de toxines et de métabolites toxiques comme la bilirubine. (ABCC3 (MRP3) -The Back-up System for ABCC2 in Liver Cholestasis).
b. MRP4 (ABCC4) est aussi impliqué dans la détoxification et les lésions hépatiques, i.e. sa modulation pourrait influencer la réparation et la régénération des hépatocytes, en particulier dans les situations hépatiques cholestatiques (ABCC4 (MRP4) - The Little Brother of ABCC1 in the Liver).
c. ABCC6 pourrait être un substrat de l'ATP (ABCC6 - The ABC Transporter that Transports ATP).
MDR3 (ABCB4)
MDR3 (Multidrug Resistance Transporter 3 ou ABCB4), transporteur ABC, est le transporteur de la phosphatidycholine dans la bile (ABCB4 disease: Many faces of one gene deficiency 2019).
Pour tout savoir sur MDR3 ou ABCB4 : Pharmacothérapie ciblée et partenaires moléculaires du transporteur biliaire ABCB4 (2021).
1. MRD3 contient les quatre domaines classiques des transporteurs ABCB ( cf. BSEP).
MDR3 agit comme une " floppase " dépendante de l'énergie (flip-flop signifie basculer en anglais), transloquant les phospholipides (PL) de la famille des phosphatidylcholines (PC) de l'intérieur vers l'extérieur du feuillet de la bicouche lipidique de la membrane canaliculaire pour extraire les sels biliaires (Structures of ABCB4 provide insight into phosphatidylcholine translocation 2021).
2. Dans la bile primaire, les phospholipides (PL), les sels biliaires et le cholestérol forment des micelles mixtes.
- La perturbation de cette formation et l'accumulation de sels biliaires non micellaires libres provoque une production de bile aux propriétés détergentes délétères pour les membranes des cholangiocytes et des hépatocytes.
- En outre, les phospholipides biliaires sont impliquées dans le maintien du cholestérol biliaire en solution, empêchant ainsi sa précipitation et la formation ultérieure de cristaux et de calculs de cholestérol (Molecular Mechanisms for Biliary Phospholipid and Drug Efflux Mediated by ABCB4 and Bile Salts 2014).
3. MDR3 est régulé par FXR ( rôles de FRX dans le foie).
4. Des mutations provoquent des troubles cliniques et en particulier, des calculs biliaires et des cholestases (A functional classification of ABCB4 variations causing progressive familial intrahepatic cholestasis type 3 2015).
MDR1 ou glycoprotéine P
MDR1 (Multidrug Resistance Transporter 1 ou ABCB1), appelé aussi glycoprotéine P est un transporteur ABC qui véhicule de nombreux métabolites et toxines d'origine endogène ou exogène dans la bile.
FIC1 (ATP8B1)
FIC1 (Familial intrahepatic cholestasis ou ATP8B1) est une P4-ATPase, flippase lipidique qui permet de faire passer les phospholipides (PL) de part et d'autre des membranes cellulaires, flip-flop signifie basculer en anglais.
Les P4-ATPases sont étudiées dans un chapitre spécial.
FIC1 est essentielle au maintien de l'asymétrie lipidique membranaire responsable de la stabilité de la membrane canaliculaire (Sequencing of FIC1, BSEP and MDR3 in a large cohort of patients with cholestasis revealed a high number of different genetic variant 2017).
Cycle entérohépatique des acides biliaires
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